DE102021104477B4 - SUBSTRATE-SIDE DUAL ESD DIODE FOR HIGH SPEED CIRCUITS - Google Patents
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Abstract
Eine ESD-Schutzvorrichtung weist eine PN-Diode gebildet in einem Halbleiterkörper auf. Die PN-Diode weist einen ersten Kontakt, welcher mit einer Metallstruktur an einer Vorderseite des Halbleiterkörpers gekoppelt ist, und einen zweiten Kontakt, welcher mit einer Metallstruktur an einer Rückseite des Halbleiterkörpers gekoppelt ist, auf. Das mit dem ersten Kontakt gekoppelte Metall ist durch eine Dicke des Halbleiterkörpers von dem mit dem zweiten Kontakt gekoppelten Metall beabstandet. Dieser Abstand verringert die Kapazität in Zusammenhang mit den Metallstrukturen deutlich, was die Gesamtkapazität, welche einem I/O-Kanal durch die ESD-Schutzvorrichtung hinzugefügt wird, deutlich verringert, und dadurch die Leistung einer Hochgeschwindigkeitsschaltung, welche den I/O-Kanal verwendet, verbessert.An ESD protection device includes a PN diode formed in a semiconductor body. The PN diode has a first contact coupled to a metal structure on a front side of the semiconductor body and a second contact coupled to a metal structure on a back side of the semiconductor body. The metal coupled to the first contact is spaced from the metal coupled to the second contact by a thickness of the semiconductor body. This spacing significantly reduces the capacitance associated with the metal structures, which significantly reduces the total capacitance added to an I/O channel by the ESD protection device, and thereby the performance of a high-speed circuit using the I/O channel. improved.
Description
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIKBACKGROUND ART
Mit zunehmender Dichte integrierter Schaltungen wird der Abstand zwischen Strukturen kleiner. Ein kleinerer Abstand führt zu höherer Kapazität. Falls die Kapazität im Verhältnis zu einer erwünschten Betriebsgeschwindigkeit zu hoch ist, kann sich die Leistung vermindern. Folglich besteht schon seit längerer Zeit ein Bedarf an Bauteilstrukturen niedriger Kapazität, welche in Hochgeschwindigkeitsschaltungen verwendet werden können.As integrated circuits become more dense, the spacing between structures becomes smaller. A smaller distance leads to a higher capacity. If the capacity is too high relative to a desired operating speed, performance may degrade. Consequently, there has long been a need for low capacitance device structures that can be used in high speed circuits.
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1 stellt eine Querschnittsansicht bereit, welche eine ESD-Schutzvorrichtung in einem IC-Bauteil im Einklang mit einigen Aspekten der vorliegenden Lehren darstellt.1 FIG. 1 provides a cross-sectional view illustrating an ESD protection device in an IC device, in accordance with some aspects of the present teachings. -
2A stellt einen Randabschnitt einer Vorderseite eines IC-Bauteils dar, welches eine ESD-Schutzvorrichtung im Einklang mit einigen Aspekten der vorliegenden Lehren aufweist.2A 12 depicts an edge portion of a front side of an IC component having an ESD protection device in accordance with some aspects of the present teachings. -
2B stellt eine Rückseite des IC-Bauteils von2A dar.2 B represents a back side of the IC package2A represent. -
3A stellt einen Randabschnitt einer Vorderseite eines weiteren IC-Bauteils dar, welches eine ESD-Schutzvorrichtung im Einklang mit einigen Aspekten der vorliegenden Lehren aufweist.3A 12 illustrates an edge portion of a front side of another IC package having an ESD protection device in accordance with some aspects of the present teachings. -
3B stellt eine Rückseite des IC-Bauteils von3A dar.3B represents a back side of the IC package3A represent. -
4A stellt einen Plan für eine Schaltung bereit, welche eine Diode im Einklang mit den vorliegenden Lehren aufweisen kann.4A provides a schematic for a circuit that may include a diode consistent with the present teachings. -
4B stellt einen Plan für eine weitere Schaltung bereit, welche eine Diode im Einklang mit den vorliegenden Lehren aufweisen kann.4B provides a schematic for another circuit that may include a diode consistent with the present teachings. -
5 stellt eine Querschnittsansicht einer ESD-Schutzvorrichtung in einem IC-Bauteil im Einklang mit einigen weiteren Aspekten der vorliegenden Lehren dar.5 FIG. 12 illustrates a cross-sectional view of an ESD protection device in an IC device, in accordance with some other aspects of the present teachings. -
6 stellt eine Querschnittsansicht einer ESD-Schutzvorrichtung in einem IC-Bauteil im Einklang mit einigen weiteren Aspekten der vorliegenden Lehren dar.6 FIG. 12 illustrates a cross-sectional view of an ESD protection device in an IC device, in accordance with some other aspects of the present teachings. -
6A stellt eine Draufsicht einer Gate-Struktur von6 dar.6A FIG. 12 illustrates a plan view of a gate structure of FIG6 represent. -
7 stellt eine Querschnittsansicht einer ESD-Schutzvorrichtung in einem IC-Bauteil im Einklang mit einigen weiteren Aspekten der vorliegenden Lehren dar.7 FIG. 12 illustrates a cross-sectional view of an ESD protection device in an IC device, in accordance with some other aspects of the present teachings. -
8 stellt eine Querschnittsansicht einer ESD-Schutzvorrichtung in einem IC-Bauteil im Einklang mit einigen weiteren Aspekten der vorliegenden Lehren dar.8th FIG. 12 illustrates a cross-sectional view of an ESD protection device in an IC device, in accordance with some other aspects of the present teachings. -
9 stellt eine Querschnittsansicht einer ESD-Schutzvorrichtung in einem IC-Bauteil im Einklang mit einigen weiteren Aspekten der vorliegenden Lehren dar.9 FIG. 12 illustrates a cross-sectional view of an ESD protection device in an IC device, in accordance with some other aspects of the present teachings. -
Die
10 -19 sind eine Reihe von Querschnittsansichten, welche ein Verfahren zum Bilden eines IC-Bauteils mit einer ESD-Schutzvorrichtung im Einklang mit einigen Aspekten der vorliegenden Lehren darstellen.the10 -19 12 are a series of cross-sectional views illustrating a method of forming an IC device with an ESD protection device in accordance with some aspects of the present teachings. -
20 stellt ein Ablaufdiagramm für ein Beispielverfahren zum Bilden eines IC-Bauteils im Einklang mit einigen Aspekten der vorliegenden Lehren bereit.20 FIG. 1 provides a flowchart for an example method of forming an IC device consistent with some aspects of the present teachings.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNGDETAILED DESCRIPTION
Die Erfindung wird durch den Patentanspruch 1, welcher ein IC-Bauteil definiert, durch den Patentanspruch 13 welcher ein IC-Bauteil definiert, sowie den Patentanspruch 16, welcher ein Verfahren zum Herstellen eines IC-Bauteils definiert, definiert. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden in den abhängigen Patentansprüchen, der Beschreibung und in den Figuren bereitgestellt. Die vorliegende Offenbarung stellt viele verschiedene Ausführungsformen, oder Beispiele, zum Umsetzen verschiedener Merkmale dieser Offenbarung bereit. Nachfolgend sind spezifische Beispiele von Komponenten und Anordnungen beschrieben, um die vorliegende Offenbarung zu vereinfachen.The invention is defined by
Die vorliegende Offenbarung lehrt Verfahren und Vorrichtungsstrukturen zum Verbessern der Leistung einer Hochgeschwindigkeitsschaltung aufweisend einen I/O-Kanal mit ESD-Schutz. Im Einklang mit einigen Aspekten der vorliegenden Lehren weist die ESD-Schutzvorrichtung eine PN-Diode, welche ein einem Halbleiterkörper gebildet ist, auf. Die PN-Diode weist einen ersten Kontakt, welcher mit einer Metallstruktur an einer Vorderseite des Halbleiterkörpers gekoppelt ist, und einen zweiten Kontakt, welcher mit einer Metallstruktur an einer Rückseite des Halbleiterkörpers gekoppelt ist, auf. Das mit dem ersten Kontakt gekoppelte Metall ist durch eine Dicke des Halbleiterkörpers von dem mit dem zweiten Kontakt gekoppelten Metall beabstandet. Dieser Abstand verringert die Kapazität in Zusammenhang mit den Metallstrukturen deutlich, wobei sich herausgestellt hat, dass dies die Gesamtkapazität in Zusammenhang mit dem I/O-erheblich verringert, und dadurch die Leistung der Hochgeschwindigkeitsschaltung verbessert.The present disclosure teaches methods and device structures for improving the performance of a high-speed circuit having an I/O channel with ESD protection. In accordance with some aspects of the present teachings, the ESD protection device includes a PN diode formed in a semiconductor body. The PN diode has a first contact coupled to a metal structure on a front side of the semiconductor body and a second contact coupled to a metal structure on a back side of the semiconductor body. The metal coupled to the first contact is spaced from the metal coupled to the second contact by a thickness of the semiconductor body. This distance significantly reduces the capacitance associated with the metal structures, this has been found to significantly reduce the overall capacitance associated with the I/O, thereby improving the performance of the high speed circuit.
Die Diode kann eine P+/N-Wannendiode, eine N+/P-Wannendiode oder eine N-Wannen/P-Wannendiode sein, oder eine beliebige andere Art von Übergang aufweisen. In einigen Ausführungsformen weist die Diode eine flache Grabenisolationsdiodenstruktur (STI-Diodenstruktur) auf, da sie zwei stark dotierte Bereiche, welcher durch eine STI-Struktur getrennt sind, an der Vorderseite des Halbleiterkörpers aufweist. Im Gegensatz zu einer herkömmlichen STI-Diode, können die beiden stark dotierten Bereiche einen selben Dotierungstyp aufweisen. In einigen Ausführungsformen weist die Diode eine auf das Gate ausgerichtete Diodenstruktur auf, welche zwei stark dotierte Bereiche angrenzend an die Vorderseite aufweist, deren Rändern auf gegenüberliegende Seiten einer an der Vorderseite angeordneten Gate-Struktur ausgerichtet sind. In verschiedenen Ausführungsformen weisen die beiden stark dotierten Bereiche angrenzend an die Vorderseite entweder einen selben Dotierungstyp oder entgegengesetzte Dotierungstypen auf. In einigen Ausführungsformen weist die auf das Gate ausgerichtete Diode ferner zwei stark dotierte Bereiche angrenzend an die Rückseite des Halbleiterkörpers auf, welche Ränder ausgerichtet auf gegenüberliegende Seiten der an der Vorderseite angeordneten Gate-Struktur aufweisen. In einigen Ausführungsformen ist die Gate-Struktur ein Polysilizium oder eine Metalltransistor-Gate-Struktur. In einigen Ausführungsformen ist die Gate-Struktur ein FinFET-Gate (Finnenfeldeffekttransistor-Gate). In einigen Ausführungsformen weist die Gate-Struktur Nanoblätter oder Nanodrähte auf. Eine Diode im Einklang mit den vorliegenden Lehren kann somit gebildet werden, indem viele derselben Prozessschritte verwendet werden, welcher ansonsten bei der Bildung eines IC-Bauteils Anwendung finden.The diode can be a P+/N-well diode, an N+/P-well diode, or an N-well/P-well diode, or any other type of junction. In some embodiments, the diode has a shallow trench isolation diode (STI) diode structure since it has two heavily doped regions separated by an STI structure on the front side of the semiconductor body. In contrast to a conventional STI diode, the two heavily doped regions can have the same doping type. In some embodiments, the diode has a gate-aligned diode structure that includes two heavily doped regions adjacent the front side whose edges align with opposite sides of a front-side gate structure. In various embodiments, the two heavily doped regions adjacent to the front side have either the same doping type or opposite doping types. In some embodiments, the gate aligned diode further includes two heavily doped regions adjacent the backside of the semiconductor body which have edges aligned with opposite sides of the frontside gate structure. In some embodiments, the gate structure is a polysilicon or metal transistor gate structure. In some embodiments, the gate structure is a FinFET (Fin Field Effect Transistor) gate. In some embodiments, the gate structure includes nanosheets or nanowires. A diode in accordance with the present teachings can thus be formed using many of the same process steps that are otherwise used in the formation of an IC device.
Einige Aspekte der vorliegenden Lehren betreffen eine ESD-Schutzvorrichtung aufweisend eine erste PN-Diode, welche zwischen einen I/O-Kanal und eine VDD-Schiene gekoppelt ist (eine Pull-up-Diode), sowie eine zweite PN-Diode, welche zwischen den I/O-Kanal und eine VSS-Schiene gekoppelt ist (eine Pull-down-Diode). Die VDD-Schiene und die VSS-Schiene sind Stromschienen für eine Schaltung, welche eine Hochgeschwindigkeitsschaltung sein kann. Ein N-Anschluss der Pull-up-Diode ist mit der VDD-Schiene gekoppelt. Ein P-Anschluss der Pull-down-Diode ist mit der VSS-Schiene gekoppelt. Ein P-Anschluss der Pull-up-Diode und ein N-Anschluss der Pull-down-Diode sind jeweils mit dem I/O-Kanal gekoppelt. Diese Struktur klemmt den I/O-Kanal direkt über der VDD-Schienenspannung und direkt unter der VSS-Schienenspannung an. Im Einklang mit den vorliegenden Lehren weisen sowohl die erste Pull-down-Diode als auch die Pull-up-Diode Kontakte an gegenüberliegenden Seiten des Halbleiterkörpers auf, welche mit Metallstrukturen an gegenüberliegende Seiten des Halbleiterkörpers gekoppelt sind.Some aspects of the present teachings relate to an ESD protection device comprising a first PN diode coupled between an I/O channel and a V DD rail (a pull-up diode) and a second PN diode coupled is coupled between the I/O channel and a V SS rail (a pull-down diode). The V DD rail and the V SS rail are power rails for a circuit, which may be a high speed circuit. An N-terminal of the pull-up diode is coupled to the V DD rail. A P-terminal of the pull-down diode is coupled to the V SS rail. A P-terminal of the pull-up diode and an N-terminal of the pull-down diode are each coupled to the I/O channel. This structure clamps the I/O channel just above the V DD rail voltage and just below the V SS rail voltage. In accordance with the present teachings, both the first pull-down diode and the pull-up diode have contacts on opposite sides of the semiconductor body that are coupled to metal structures on opposite sides of the semiconductor body.
In einigen Ausführungsformen ist die Pull-up-Diode eine P+/N-Wannendiode. Diese Struktur kann eine Isolierung in Vorrichtungen, welche mit der VDD gekoppelte N-Wannen aufweisen, erleichtern. In einigen Ausführungsformen ist die Pull-down-Diode eine N+/P-Wannendiode. Diese Struktur kann eine Isolierung in Vorrichtungen, welche mit der VSS gekoppelte N-Wannen aufweisen, erleichtern.In some embodiments, the pull-up diode is a P+/N well diode. This structure may facilitate isolation in devices having N-wells coupled to V DD . In some embodiments, the pull-down diode is an N+/P well diode. This structure may facilitate isolation in devices having N-wells coupled to the VSS.
Einige Aspekte der vorliegenden Lehren betreffen ein Verfahren zum Herstellen eines IC-Bauteils aufweisend eine Diode im Einklang mit der vorliegenden Offenbarung. Das Verfahren umfasst das Bilden einer PN-Übergangsdiode in einem Halbleitersubstrat, das Bilden eines ersten Metall-Interconnects an der Vorderseite des Halbleitersubstrats mit einer Kopplung an eine Seite der PN-Übergangsdiode, und das Bilden eines zweiten Metall-Interconnects an der Seite des Halbleitersubstrats mit einer Kopplung an eine zweite Seite der PN-Übergangsdiode. In einigen Ausführungsformen wird das Halbleitersubstrat vor dem Bilden des zweiten Metall-Interconnects verdünnt. In einigen Ausführungsformen wird die gesamte Dotierung des Halbleitersubstrats vor dem Bilden des ersten oder des zweiten Metall-Interconnects abgeschlossen.Some aspects of the present teachings relate to a method of manufacturing an IC device including a diode consistent with the present disclosure. The method includes forming a PN junction diode in a semiconductor substrate, forming a first metal interconnect on the front side of the semiconductor substrate coupled to a side of the PN junction diode, and forming a second metal interconnect on the side of the semiconductor substrate with a coupling to a second side of the PN junction diode. In some embodiments, the semiconductor substrate is thinned prior to forming the second metal interconnect. In some embodiments, all doping of the semiconductor substrate is completed prior to forming the first or second metal interconnect.
Eine zweite obere Metallstruktur 107 kann die Pull-up-Diode 133A mit einem I/O-Anschluss koppeln. Diese Verbindung kann auch durch den Löthöcker 101 oder eine andere Struktur erfolgen. Der Löthöcker 101 ist zweimal gezeigt, um klarzustellen, dass sowohl die Pull-down-Diode 167A als auch die Pull-up-Diode 133A eine Verbindung zum I/O-Anschluss aufweist. Eine zweite untere Metallstruktur 145 kann die Pull-up-Diode 133A mit einer VDD-Schiene koppeln. Die VDD-Schiene kann sich von der zweiten unteren Metallstruktur 145 erstrecken und kann durch einen Löthöcker 147 oder eine ähnliche Struktur mit einer Kathode der Stromversorgung verbunden sein.A second
Die Pull-down-Diode 167A weist stark N-dotierte Bereiche 165A angrenzend an eine Vorderseite 124 des Halbleiterkörpers 159A auf. Die stark N-dotierten Bereiche 165A weisen Ränder ausgerichtet auf eine Gate-Struktur 114A, welche an der Vorderseite 124 gebildet ist, auf, und kann zusätzliche Ränder aufweisen, welche durch dielektrische Strukturen, wie zum Beispiel flache Grabenisolationsbereiche (STI-Bereiche) 129 oder dergleichen bestimmt werden. Die stark N-dotierten Bereiche 165A stellen N-dotierte Kontakte 166A an der Vorderseite 124 bereit. N-Anschlüsse der Pull-down-Diode 167A sind durch die N-dotierten Kontakte 166A mit der ersten oberen Metallstruktur 171 verbunden. Salizid-Pads 125A können an den N-dotierten Kontakten 166A angeordnet sein, um den Verbindungswiderstand zu verringern. Metallstecker 123 können ebenfalls einen Bestandteil der Verbindungsstruktur bilden. Die Metallstecker 123 können aus Wolfram (W), Kupfer (Cu), Kobalt (Co), Titan (Ti), Titannitrid (TiN) oder dergleichen, oder einem beliebigen anderen geeigneten Material zur Herstellung dieser Art von Verbindung hergestellt sein.The pull-
Die Pull-down-Diode 167A weist stark P-dotierte Bereiche 161A angrenzend an die Rückseite 138 des Halbleiterkörpers 159A auf. Die stark P-dotierten Bereiche 161A weisen ebenfalls Ränder ausgerichtet auf die Gate-Strukturen 114A auf. Die stark P-dotierten Bereiche 161A stellen P-dotierte Kontakte 158A an der Rückseite 138 bereit. P-Anschlüsse der Pull-down-Diode 167A sind durch die P-dotierten Kontakte 158A mit der ersten unteren Metallstruktur 155 verbunden. Ein Silizid-Pad 156A kann an den P-dotierten Kontakten 158A angeordnet sein, um den Verbindungswiderstand zu verringern. Die Salizid-Pads 125A, 137A und 156A können ein beliebiges geeignetes Silizid enthalten. Ein geeignetes Silizid kann zum Beispiel ein Titan-Silizid (TiSi2), ein Wolfram-Silizid (WSi2), ein Tantal-Silizid (TaSi2), ein Nickel-Silizid (NiSi), ein Kobalt-Silizid (CoSi2), Platin-Silizid (PtSi) oder dergleichen sein.Pull-
Angesichts der relativ großen Fläche zum Bilden der Grenzfläche mit der Pull-down-Diode 167A an der Rückseite 138 kann die ESD-Schutzvorrichtung 105A ohne die stark P-dotierten Bereiche 161A funktionieren. In solchen Fällen kann eine P-Wanne einen P-dotierten Kontakt 158A bereitstellen. Das Eliminieren der stark P-dotierten Bereiche 161A kann die Herstellung der ESD-Schutzvorrichtung 105A vereinfachen. Eine weitere Option besteht darin, einen einzigen stark P-dotierten Bereich 161A zu bilden, welcher sich unter der Pull-down-Diode 167A quer über die Rückseite 138 erstreckt.Given the relatively large area to interface with the pull-
Die P-Wanne 163A erstreckt sich von den stark N-dotierten Bereichen 165A zu den stark P-dotierten Bereichen 161A angrenzend an die Rückseite 138. Die P-Wanne 163A erstreckt sich ebenfalls von der Vorderseite 124 zur Rückseite 138. Die P-Wanne 163A ist zwischen den stark P-dotierten Bereichen 161A und unterhalb der Gate-Strukturen 114A angeordnet. Die P-Wanne 163A kann durch Dotieren des Halbleiterkörpers 159A gebildet werden, oder kann einfach der Halbleiterkörper 159A sein, falls der Halbleiterkörper 159A ursprünglich P-dotiert ist.P-well 163A extends from heavily N-doped
Die Pull-down-Diode 167A ist eine N+/P-Wannendiode, da sie PN-Übergänge 164A gebildet durch Grenzflächen zwischen den stark N-dotierten Bereichen 165A und der P-Wanne 163A, welche nicht stark dotiert ist, aufweist. Die P-Wanne 163A kann mit der VSS-Schiene elektrisch gekoppelt sein und effektiv auf einer Spannung der Stromversorgungsanode gehalten werden. Die Pull-down-Diode 167A ist eine auf das Gate ausgerichtete Diode. Eine auf das Gate ausgerichtete Diode ist eine Diode, welche einen PN-Übergang aufweisend einen auf eine Gate-Struktur ausgerichteten Rand aufweist. Die PN-Übergänge 164A der Pull-down-Diode 167A weisen auf die Gate-Strukturen 114A ausgerichtete Ränder auf.Pull-
Die Pull-up-Diode 133A weist stark P-dotierte Bereiche 127A angrenzend an eine Vorderseite 124 des Halbleiterkörpers 159A auf. Die stark P-dotierten Bereiche 127A weisen Ränder ausgerichtet auf eine Gate-Struktur 115A, welche an der Vorderseite 124 gebildet ist, auf, und können zusätzliche Ränder aufweisen, welche durch dielektrische Strukturen, wie zum Beispiel flache Grabenisolationsbereiche (STI-Bereiche) 129 oder dergleichen, bestimmt werden. Die stark P-dotierten Bereiche 127A stellen P-dotierte Kontakte 116A an der Vorderseite 124 bereit. P-Anschlüsse der Pull-up-Diode 133A sind durch die P-dotierten Kontakte 116A mit der zweiten oberen Metallstruktur 107 verbunden. Salizid-Pads 125A können an den P-dotierten Kontakten 116A angeordnet sein, um den Verbindungswiderstand zu verringern. Metallstecker 123 können ebenfalls einen Bestandteil der Verbindungsstruktur bilden.The pull-up
Die Pull-up-Diode 133A weist stark N-dotierte Bereiche 135A angrenzend an die Rückseite 138 des Halbleiterkörpers 159A auf. In diesem Beispiel weisen die stark N-dotierten Bereiche 135A ebenfalls Ränder ausgerichtet auf eine der Gate-Strukturen 115A auf. Die stark N-dotierten Bereiche 135A stellen N-dotierte Kontakte 139A an der Rückseite 138 bereit. N-Anschlüsse der Pull-up-Diode 133A sind durch die N-dotierten Kontakte 139A mit der zweiten unteren Metallstruktur 145 verbunden. Ein Salizid-Pad 137A kann an den N-dotierten Kontakten 139A angeordnet sein, um den Verbindungswiderstand zu verringern. Wie bereits für die stark P-dotierten Bereiche 161A erwähnt, kann die ESD-Schutzvorrichtung 105A auch ohne die stark N-dotierten Bereiche 135A funktionieren. In solchen Fällen kann eine N-Wanne 131A einen N-dotierten Kontakt 139A bereitstellen.Pull-up
Die N-Wanne 131A erstreckt sich von den stark P-dotierten Bereichen 127A zu den stark N-dotierten Bereichen 135A angrenzend an die Rückseite 138. Die N-Wanne 131A erstreckt sich ebenfalls von der Vorderseite 124 zur Rückseite 138. Die N-Wanne 131A ist zwischen den stark N-dotierten Bereichen 135A und unterhalb einer der Gate-Strukturen 115A angeordnet. Die N-Wanne 131A kann durch Dotieren des Halbleiterkörpers 159A gebildet werden, oder kann einfach der Halbleiterkörper 159A sein, falls der Halbleiterkörper 159A ursprünglich N-dotiert ist.N-well 131A extends from heavily P-doped
Die Pull-up-Diode 133A ist eine P+/N-Wannendiode, da sie PN-Übergänge 130A gebildet durch Grenzflächen zwischen den stark P-dotierten Bereichen 127A und der N-Wanne 131A, welche nicht stark dotiert ist, aufweist. Die N-Wanne 131A kann mit der VDD-Schiene elektrisch gekoppelt sein und effektiv auf einer Spannung der Stromversorgungskathode gehalten werden. Die Pull-up-Diode 133A ist ebenfalls eine auf das Gate ausgerichtete Diode. Die PN-Übergänge 130A der Pull-up-Diode 133A weisen auf die Gate-Strukturen 115A ausgerichtete Ränder auf.Pull-up
Die Gate-Strukturen 114A, 115A können Dummy-Gates, Polysilizium-Gates, Metall-Gates, dergleichen oder ein beliebiger anderer Typ von Gate sein. Die Gate-Strukturen 114A, 115A können eine Gate-Elektrode 117 und ein Gate-Dielektrikum 119 angeordnet zwischen der Gate-Elektrode 117 und dem Halbleiterkörper 159A aufweisen. Die Gate-Strukturen 114A, 115A weisen ferner Abstandselemente 121 zu den Seiten der Gate-Elektrode 117 auf. Die Abstandselemente 121 können Siliziumnitrid (SiN), Siliziumoxynitrid (SiON), Siliziumkarbonitrid (SiCN) oder dergleichen, ein anderes Dielektrikum oder ein beliebiges anderes Material, welches als eine Maske beim Dotieren des Halbleiterkörpers 159A verwendet werden kann, sein.
Die hier angesprochene Ausrichtung auf eine Gate-Struktur oder einen Rand einer Gate-Struktur ist die Ausrichtung, welche sich daraus ergibt, dass die gesamte oder ein Teil der Gate-Struktur als eine Maske für ein Dotierstoffimplantat verwendet wird. Eine auf das Gate ausgerichtete Diode ist eine Diode, welche einen PN-Übergang aufweist, dessen Position durch ein Dotierungsprofil, welches diese Art von Ausrichtung aufweist, bestimmt wird. Die Ausrichtung ist dieselbe wie für die Source-Bereichskanal- und Drain-Bereichskanalübergänge in einem Transistor mit einem selbstausgerichteten Gate. Im selbstausgerichteten Gate werden Source- und Drain-Implantate gebildet, indem entweder die Gate-Elektrode oder die Gate-Elektrode zusammen mit Seitenwandabstandselementen als eine Maske verwendet wird. In jedem Fall wird die horizontale Ausrichtung zwischen der Gate-Elektrode und Rändern der Source- und Drain-Bereiche ohne Verwendung von Lithografie erzielt. Die selbstausgerichtete Dotierung kann zwei PN-Übergänge bereitstellen, welche ungefähr symmetrisch und an zwei gegenüberliegenden Seiten der Gate-Struktur angeordnet sind.Alignment to a gate structure or an edge of a gate structure as referred to herein is the alignment that results from using all or part of the gate structure as a mask for a dopant implant. A gate aligned diode is a diode that has a PN junction whose position is determined by a doping profile that has this type of alignment. The alignment is the same as for the source-region-channel and drain-region-channel junctions in a self-aligned gate transistor. In the self-aligned gate, source and drain implants are formed using either the gate electrode or the gate electrode along with sidewall spacers as a mask. In either case, the horizontal alignment between the gate electrode and edges of the source and drain regions is achieved without using lithography. The self-aligned doping can provide two PN junctions that are approximately symmetrical and located on two opposite sides of the gate structure.
Wie in
Stark dotierte Bereiche sind entartet dotierte Bereiche eines Halbleitersubstrats. Ein entartet dotierter Bereich eines Halbleitersubstrats ist ein Bereich, in welchem die Dotierungskonzentration ausreichend hoch ist, um zu erreichen, dass die Leitfähigkeit des Halbleiters gleich jener eines Metalls ist. In einigen Ausführungsformen weisen die stark dotierten Bereiche eine Dotierstoffkonzentration von 1019/cm3 oder mehr auf. In einigen Ausführungsformen weisen die stark dotierten Bereiche eine Dotierstoffkonzentration von 1020/cm3 oder mehr auf. Die N-Wannen und die P-Wannen der vorliegenden Offenbarung weisen gemäßigte Dotierungspegel auf, welche relativ hoch, aber nicht entartet hoch sein können. In einigen Ausführungsformen liegen diese Dotierungspegel in einem Bereich von 1013/cm3 bis 1018/cm3. In einigen Ausführungsformen liegen diese Dotierungspegel in einem Bereich von 1015/cm3 bis 1018/cm3. In einigen Ausführungsformen liegen diese Dotierungspegel in einem Bereich von 1016/cm3 bis 1018/cm3. Relativ hohe Dotierungskonzentrationen verringern die Widerstände der Pull-down-Diode 167A und der Pull-up-Diode 133A.Heavily doped areas are degenerate doped areas of a semiconductor substrate. A degenerate doped area of a semiconductor substrate is an area in which the doping concentration is sufficiently high to make the conductivity of the semiconductor equal to that of a metal. In some embodiments, the heavily doped regions have a dopant concentration of 10 19 /cm 3 or more. In some embodiments, the heavily doped regions have a dopant concentration of 10 20 /cm 3 or more. The N-wells and P-wells of the present disclosure have moderate doping levels, which can be relatively high but not degenerate high. In some embodiments, these doping levels range from 10 13 /cm 3 to 10 18 /cm 3 . In some embodiments, these doping levels are in a range from 10 15 /cm 3 to 10 18 /cm 3 . In some embodiments, these doping levels range from 10 16 /cm 3 to 10 18 /cm 3 . Relatively high doping concentrations reduce the resistances of pull-
Die erste obere Metallstruktur 171 und die zweite obere Metallstruktur 107 bilden beide einen Bestandteil einer Metall-Interconnect-Struktur 169 gebildet an der Vorderseite 124 des Halbleiterkörpers 159A. Die Metall-Interconnect-Struktur 169 weist eine Mehrzahl von Metallisierungsschichten 111 (zum Beispiel M0, M1, M2,..., Mtop) und Durchkontaktierungen 113 in einer dielektrischen Matrix 109 auf. Falls die erste obere Metallstruktur 171 und die zweite obere Metallstruktur 107 beide mit demselben Anschluss oder derselben Schiene verbunden sind, kann eine durchgehende Metallstruktur vorliegen. Die erste untere Metallstruktur 155 und die zweite untere Metallstruktur 145 bilden beide einen Bestandteil einer unteren Metall-Interconnect-Struktur 157 gebildet an der Rückseite 138 des Halbleiterkörpers 159A. Die untere Metall-Interconnect-Struktur 157 weist eine Mehrzahl von Metallisierungsschichten 141 (zum Beispiel BMo, BM1, M2, ..., BMtop) und Durchkontaktierungen 140 in einer dielektrischen Matrix 143 auf.The first
In einigen Ausführungsformen ist die P-Wanne 163A durch einen STI-Bereich 129 oder eine ähnliche dielektrische Struktur von der N-Wanne-131A isoliert. Falls die P-Wanne 163A jedoch mit der VSS gekoppelt ist und die N-Wanne 131A mit der VDD gekoppelt ist, wird ein Übergang zwischen der P-Wanne 163A und der N-Wanne-131A umgekehrt vorgespannt sein. Folglich können die P-Wanne 163A und die N-Wanne-131A aneinanderstoßen, wobei die Silizid-Pads 156A und 137A jedoch nach wie vor isoliert sein sollten.In some embodiments, P-
Die ESD-Schutzvorrichtung 105A ist derart beschrieben worden, als würde sie die Metallstrukturen 107 und 171 an der Vorderseite 124 für die I/O-Anschlussverbindungen, und die Metallstruktur 145 und 155 an der Rückseite 138 für die Verbindungen zur VSS-Schiene und zur VDD-Schiene verwenden. In einer alternativen Ausführungsform werden die Metallstruktur 155 und die Metallstruktur 145 an der Rückseite für die I/O-Anschlussverbindungen verwendet, die Metallstruktur 171 für die Verbindung zur VDD-Schiene und die Metallstruktur 107 für die Verbindung zur VSS-Schiene. In dieser Gestaltung können die P-Wanne 163A und die N-Wanne-131A mit dem I/O-Anschluss schweben. Falls diese alternative Verbindungsstruktur verwendet werden soll, können die Dotierungstypen der P-Wanne 163A und der N-Wanne-131A umgekehrt werden, um dieses Schweben zu verhindern.The
Die Metallisierungsschichten 111, die Metallisierungsschichten 141, die Durchkontaktierungen 113 und die Durchkontaktierungen 140 können aus einem beliebigen geeigneten Metall oder Metallen, wie zum Beispiel Kupfer (Cu), Aluminium (Al), Gold (Au), Wolfram (W), Titannitrid (TiN) oder dergleichen, gebildet sein. Die dielektrische Matrix 109 und die dielektrische Matrix 143 können Dielektrika mit niedrigem κ oder Dielektrika mit extrem niedrigem κ enthalten. Ein Dielektrikum mit niedrigem κ ist ein Material aufweisend eine niedrigere Dielektrizitätskonstante als SiO2. SiO2 weist eine Dielektrizitätskonstante von ungefähr 3,9 auf. Beispiele für Dielektrika mit niedrigem κ sind unter anderem Organosilikatgläser (OSG), wie zum Beispiel kohlenstoffdotiertes Siliziumdioxid, fluordotiertes Siliziumdioxid (welches auch als fluoriertes Silikatglas (FSG) bezeichnet wird), organische Polymerdielektrika mit niedrigem κ und poröses Silikatglas. Ein Dielektrikum mit extrem niedrigem κ ist ein Material aufweisend eine Dielektrizitätskonstante von ungefähr 2,1 oder noch weniger. Ein dielektrisches Material mit extrem niedrigem κ ist in der Regel ein dielektrisches Material mit niedrigem κ, welches zu einer porösen Struktur geformt werden ist. Die Porosität verringert die wirksame Dielektrizitätskonstante.Metallization layers 111, metallization layers 141, vias 113, and vias 140 may be any suitable metal or metals, such as copper (Cu), aluminum (Al), gold (Au), tungsten (W), titanium nitride (TiN ) or the like.
Der Halbleiterkörper 159A kann eine oder mehrere Schichten aus Silizium (Si), Geranium (Ge), Silizium-Geranium (SiGe), Oxidhalbleiter, wie zum Beispiel Indium-Gallium-Zinkoxid (IGZO), Materialien der Gruppe III-V, wie zum Beispiel Indium-Galliumarsenid (InGaAS), oder dergleichen, sein oder aufweisen. Einige Schichten des Halbleiterkörpers 159A können durch epitaxiales Aufwachsen gebildet werden. Der Halbleiterkörper 159A kann ein Bestandteil eines Halbleitersubstrats, wie zum Beispiel eines Wafers oder eines Dies, sein. In einigen Ausführungsformen ist das Halbleitersubstrat Silizium-auf-Isolator (SOI). Der Halbleiterkörper 159A kann eine Vielzahl von Bauelementen tragen, wie zum Beispiel Bauelemente, welche eine Schaltung geschützt durch die ESD-Schutzvorrichtung 105A bilden.The
Der Halbleiterkörper 159A kann sehr dünn sein. In einigen Ausführungsformen beträgt eine Dicke 136A des Halbleiterkörpers 159A gemessen von der Vorderseite 124 zur Rückseite 138 entweder durch die Pull-down-diode 167A oder die Pull-up-Diode 133A 5 µm oder weniger. In einigen Ausführungsformen beträgt die Dicke 136A 1 µm oder weniger. In einigen Ausführungsformen beträgt die Dicke 136A 400 nm oder weniger. Das Geringhalten der Dicke 136A ermöglicht es, die Widerstände der Pull-down-Diode 167A und der Pull-up-Diode 133A niedrig zu halten. Das Verringern der Widerstände der Pull-down-Diode 167A und der Pull-up-Diode 133A erweitert den durch die ESD-Schutzvorrichtung 105A bereitgestellten ESD-Schutz.The
Ein weiterer Parameter, welcher in engerem Zusammenhang mit den Widerständen der Pull-down-Diode 167A und der Pull-up-Diode 133A steht, ist eine Spannweite 134A eines gemäßigt dotierten Abschnitts der Pull-down-Diode 167A oder der Pull-up-Diode 133A. Die Spannweite 134A des gemäßigt dotierten Abschnitts der Pull-up-Diode 133A ist ein Abstand von den stark P-dotierten Bereichen 127A zu den stark N-dotierten Bereichen 135A. Falls die stark N-dotierten Bereiche 135A eliminiert worden sind, wäre die Spannweite 134A ein Abstand von den stark P-dotierten Bereichen 127A zur Rückseite 138. Desgleichen ist die Spannweite 134A des gemäßigt dotierten Abschnitts der Pull-down-Diode 167A ein Abstand von den stark N-dotierten Bereichen 165A zu den stark P-dotierten Bereichen 161A. Falls die stark P-dotierten Bereiche 161A eliminiert worden sind, wäre die Spannweite 134A für die Pull-down-Diode 167A ein Abstand von den stark N-dotierten Bereichen 165A zur Rückseite 138. In einigen Ausführungsformen beträgt die Spannweite 134A 1 µm oder weniger. In einigen Ausführungsformen beträgt die Spannweite 134A 400 nm oder weniger. In einigen Ausführungsformen liegt die Spannweite 134A in einem Bereich von 30 nm bis 150 nm.Another parameter that is more closely related to the resistances of pull-
Die
Wie in
Die
Die
Die Querschnittsansicht 500 von
Die Pull-up-Diode 133B weist einen stark P-dotierten Bereich 127B und einen stark N-dotierten Bereich 135B auf, welche auf gegenüberliegende Seiten einer der Vorderseite 124 gebildeten Gate-Struktur 115A ausgerichtet sind. Der stark P-dotierte Bereich 127B stellt einen Vorderseitenkontakt 116B bereit, und der stark N-dotierte Bereich 135B stellt einen Rückseitenkontakt 139B bereit. Eine N-Wanne 131B, welche unterhalb der Gate-Struktur 115A angeordnet ist, erstreckt sich vom stark P-dotierten Bereich 127B zum stark N-dotierten Bereich 135B. Ein PN-Übergang 130B ist durch eine Grenzfläche zwischen dem stark P-dotierten Bereich 127B und der N-Wanne 131B gebildet. Folglich ist die Pull-up-Diode 133B eine auf das Gate ausgerichtete P+/N-Wannenübergangsdiode.Pull-up
Eine Breite 134B der N-Wanne 131B ist ungefähr gleich einer Breite der Gate-Struktur 115A und ist eine Spannweite vom stark P-dotierten Bereich 127B zum stark N-dotierten Bereich 135B. Ein Verringern der Breite 134B verringert einen Widerstand der Pull-up-Diode 133B. In einigen Ausführungsformen beträgt die Breite 134B 400 nm oder weniger. In einigen Ausführungsformen beträgt die Breite 134B 100 nm oder weniger. In einigen Ausführungsformen beträgt die Breite 134B 28 nm oder weniger. Der Widerstand der Pull-up-Diode 133B kann also verringert werden, indem die Tiefen des stark P-dotierten Bereichs 127B zum stark N-dotierten Bereich 135B erhöht werden. In einigen Ausführungsformen erstrecken sich der stark P-dotierte Bereich 127B und der stark N-dotierte Bereich 135B von der Vorderseite 124 bis zur Rückseite 138. In der Regel kann die Pull-up-Diode 133B einen niedrigeren Widerstand innerhalb des Körpers 159B aufweisen als die Pull-up-Diode 133A. Dieser Vorteil kann durch eine verringerte verfügbare Fläche zur Bildung der Grenzfläche zwischen der Pull-up-Diode 133B und der zweiten oberen Metallstruktur 107 und der zweiten unteren Metallstruktur 145B im Vergleich zur verfügbaren Fläche zur Bildung der Grenzfläche zwischen der Pull-up-Diode 133A zu diesen Strukturen wettgemacht werden. Zum Beispiel ist die verfügbare Fläche für Salizid-Pads 125B und Silizid-Pads 137B geringer als die verfügbare Fläche für Salizid-Pads 125A und Silizid-Pads 137A. Es versteht sich, dass für die Pull-down-Diode 167B und die Pull-down-Diode 167A ein ähnlicher Vergleich Gültigkeit hat.A
Die Querschnittsansicht 600 von
Die Pull-up-Diode 133C weist zwei stark P-dotierte Bereiche 127C auf, welche auf gegenüberliegende Seiten einer Gate-Struktur 115C ausgerichtet sind. Die zwei stark P-dotierten Bereiche 127C können dotierte Flächen und/oder epitaxial aufgewachsene Bereiche an einer Halbleiterfinne 126C aufweisen. Die stark P-dotierten Bereiche 127C stellen Vorderseitenkontakte 116C bereit. Die Halbleiterfinne 126C ist zwischen den stark P-dotierten Bereichen 127C N-dotiert, könnte stattdessen jedoch auch P-dotiert sein. Eine N-Wanne 131C angeordnet unterhalb der Halbleiterfinne 126C erstreckt sich bis zur Rückseite 138 und stellt einen Rückseitenkontakt 139C bereit. PN-Übergänge 130C werden durch Grenzflächen zwischen den stark P-dotierten Bereichen 127C und der N-Wanne 131C gebildet. Folglich ist die Pull-up-Diode 133C eine auf das Gate ausgerichtete P+/N-Wannenübergangsdiode.The pull-up
Eine Dicke 134C des Halbleiterkörpers 159C unter der Finne 168C trennt die stark N-dotierten Bereiche 165C vom Rückseitenkontakt 158C. Dieselbe Dicke 134C trennt die stark P-dotierten Bereiche 127C vom Rückseitenkontakt 139C. Ein Verringern der Dicke 134C verringert die Widerstände der Pull-down-Diode 167C und der Pull-up-Diode 133C. In einigen Ausführungsformen beträgt die Dicke 134C 5 µm oder weniger. In einigen Ausführungsformen beträgt die Dicke 134C 1 µm oder weniger. In einigen Ausführungsformen beträgt die Dicke 134C 400 nm oder weniger.A
Die Pull-down-Diode 167C und die Pull-up-Diode 133C weisen zwar keinen stark dotierten Halbleiter angrenzend an ihre Rückseitenkontakte 158C und 139C auf, aber diese Kontakte weisen eine vergleichsweise große Fläche auf. In einigen Ausführungsformen weist der Rückseitenkontakt 158C eine Fläche gleich einer Fläche der P-Wanne 163C auf. In einigen Ausführungsformen weist der Rückseitenkontakt 139C eine Fläche gleich einer Fläche der N-Wanne 131C auf. In einer alternativen Ausführungsform werden die Dotierungen der stark N-dotierten Bereiche 165C und der stark P-dotierten Bereiche 127C modifiziert, um der durch die Querschnittsansicht 500 von
Die Gate-Strukturen 114C und 115C können Einfinnen- oder Mehrfinnen-Gate-Strukturen sein.
Die Querschnittsansicht 700 von
Die Pull-up-Diode 133D weist einen stark P-dotierten Bereich 127D und einen stark N-dotierten Bereich 135D auf, welche an gegenüberliegende Seiten einer N-dotierten Finne 131D gebildet sind. Der stark P-dotierte Bereich 1270 stellt einen Vorderseitenkontakt 116D bereit, und der stark N-dotierte Bereich 135D stellt einen Rückseitenkontakt 139D bereit. Die Gate-Struktur 115D weist eine Gate-Elektrode 117D gebildet durch eine Mehrzahl von Nanoblättern auf. Die Nanoblätter sind durch ein Gate-Dielektrikum 119D von der N-dotierten Finne 131D getrennt. Die N-dotierte Finne 131D kann das Dielektrikum 129D überlagern, und dient als eine N-Wanne für die Pull-up-Diode 133D, welche sich vom stark P-dotierten Bereich 127D zum stark N-dotierten Bereich 135D erstreckt. Ein PN-Übergang 130D wird durch eine Grenzfläche zwischen dem stark P-dotierten Bereich 127D und der N-dotierten Finne 131D gebildet. Folglich ist die Pull-up-Diode 133D eine P+/N-Wannenübergangsdiode. Die Pull-down-Diode 167D und die Pull-up-Diode 133D können durch Verwendung derselben Reihe von Prozessen, welche zum Bilden von Transistoren mit den Gate-Strukturen 114D und 115D verwendet wird, am Isolator gebildet werden.The pull-up
Die Querschnittsansicht 800 von
Die Pull-up-Diode 133E weist einen stark P-dotierten Bereich 127E auf, welcher an allen Seiten durch STI-Bereiche 112 begrenzt ist. Die Pull-up-Diode 133E weist zwei stark P-dotierte Bereiche 127E auf, welche durch einen STI-Bereich 112 getrennt sind. Die stark P-dotierten Bereiche 127E stellen Vorderseitenkontakte 116E bereit, an welchen Silizid 125E gebildet sein kann. Eine N-Wanne 131E angeordnet unterhalb der stark P-dotierten Bereiche 127E erstreckt sich bis zur Rückseite 138 und stellt einen Rückseitenkontakt 139E bereit. Alternativ dazu kann eine stark dotierte, tiefe N-Wanne zwischen die N-Wanne 131E und die Rückseite 138 eingefügt sein, um den Rückseitenkontakt 139E bereitzustellen. Die N-Wanne 131E kann sich unterhalb eines oder mehrerer der STI-Bereiche 112 von einem der stark P-dotierten Bereiche 127E zu einem anderen der stark P-dotierten Bereiche 127E erstrecken. PN-Übergänge 130E werden durch Grenzflächen zwischen den stark P-dotierten Bereichen 127E und der N-Wanne 131E gebildet. Folglich ist die Pull-up-Diode 133E eine STI-P+/N-Wannenübergangsdiode.Pull-up
Ein Widerstand der Pull-up-Diode 133E ist proportional zu einem Abstand 134E von den stark P-dotierten Bereichen 127E zur Rückseite 138. Der Abstand 134E variiert mit einer Dicke 136E des Körpers 159E. Der Körper 159E kann im ersten Bereich 153 und im zweiten Bereich 149 verdünnt werden, um die Widerstände der Pull-down-Diode 167E und der Pull-up-Diode 133E niedrig zu halten.A resistance of the pull-up
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Die Pull-up-Diode 133F ist ähnlich der Pull-up-Diode 133E von
Die
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Das Verfahren 2000 kann mit dem Vorgang 2001, dem Bilden von P-Wannen, und dem Vorgang 2003, dem Bilden der N-Wannen, beginnen.
Das Verfahren 2000 kann mit dem Vorgang 2005, dem Bilden von Isolationsbereichen, fortgesetzt werden. Dabei kann es sich um STI-Bereich handeln, wie in
Das Verfahren 2000 kann mit Vorgang 2007 fortgesetzt werden, dem Bilden von Dummy-Gate-Strukturen, wie in
Das Verfahren 2000 kann mit Vorgang 2009, dem Bilden tiefer P-Wannen, wie in
Vorgang 2013 ist das Bilden N-dotierter Diffusionsbereiche, und Vorgang 2015 ist das Bilden P-dotierter Diffusionsbereiche, während Vorgang 2017 die Salizidisierung ist, wobei
Vorgang 2019 ist das Hochtemperaturtempern der verschiedenen Dotierstoffimplantate. Vorgang 2021 ist ein Ersatz-Gate-Prozess, wie in
Vorgang 2025 ist das Umdrehen des Wafers. Das Umdrehen des Wafers bezeichnet einen Übergang von der Bearbeitung an der Vorderseite 124 zur Bearbeitung an der Rückseite 138. Möglicherweise muss der Wafer nicht umgedreht werden, aber eine typische Wafer-Bearbeitung ist dafür vorgesehen, an einer nach oben gerichteten Seite des Wafers vorgenommen zu werden, weswegen ein physischer Prozess des Umdrehens des Wafers verwendet werden kann.
Vorgang 2027 ist das Verdünnen des Wafers wie in
Einige Aspekte der vorliegenden Lehren betreffen ein IC-Bauteil, welches einen Halbleiterkörper aufweisend eine Vorderseite und eine Rückseite aufweist. Eine vordere Metallstruktur wird an der Vorderseite gebildet, und eine hintere Metallstruktur wird an der Rückseite gebildet. Innerhalb des Halbleiterkörpers ist eine PN-Diode aufweisend einen PN-Übergang, einen P-dotierten Kontakt und einen N-dotierten Kontakt angeordnet. Der PN-Übergang wird durch eine Grenzfläche zwischen einem P-dotierten Bereich des Halbleiterkörpers und einem N-dotierten Bereich des Halbleiterkörpers gebildet. Entweder der P-dotierte Kontakt oder der N-dotierte Kontakt ist ein vorderer Kontakt, welcher an der Vorderseite angeordnet ist, und der jeweils andere ist ein hinterer Kontakt, welcher an der Rückseite angeordnet ist. Der vordere Kontakt ist mit der vorderen Metallstruktur gekoppelt. Der hintere Kontakt ist mit der hinteren Metallstruktur gekoppelt.Some aspects of the present teachings relate to an IC component that includes a semiconductor body per having a front and a back. A front metal structure is formed at the front and a rear metal structure is formed at the back. A PN diode having a PN junction, a P-doped contact and an N-doped contact is arranged within the semiconductor body. The PN junction is formed by an interface between a P-doped region of the semiconductor body and an N-doped region of the semiconductor body. Either the P-type contact or the N-type contact is a front contact located at the front side and the other is a back contact located at the back side. The front contact is coupled to the front metal structure. The back contact is coupled to the back metal structure.
Einige Aspekte der vorliegenden Lehren betreffen ein IC-Bauteil aufweisend einen ersten Metall-Interconnect und einen zweiten Metall-Interconnect an gegenüberliegenden Seiten eines Halbleitersubstrats, eine VSS-Schiene und eine VDD-Schiene, welche dafür eingerichtet sind, eine Schaltung mit Strom zu versorgen, einen I/O-Anschluss für die Schaltung und eine ESD-Schutzvorrichtung für die Schaltung. Die ESD-Schutzvorrichtung weist eine erste PN-Diode und eine zweite PN-Diode, welche im Halbleitersubstrat gebildet sind, auf. Die erste PN-Diode ist durch eine erste I/O-Anschlusskopplung mit dem I/O-Anschluss gekoppelt, und ist durch eine VDD-Schienenkopplung mit der VDD-Schiene gekoppelt. Die zweite PN-Diode ist durch eine zweite I/O-Anschlusskopplung mit dem I/O-Anschluss gekoppelt, und ist durch eine VSS-Schienenkopplung mit der VSS-Schiene gekoppelt. Der erste Metall-Interconnect und der zweite Metall-Interconnect stellen jeweils nur eine der Kopplungen aus der Gruppe umfassend die erste I/O-Anschlusskopplung und die VDD-Schienenkopplung, und nur eine Kopplung aus der Gruppe umfassend die zweite I/O-Anschlusskopplung und die VSS-Schienenkopplung, bereit.Some aspects of the present teachings relate to an IC device having a first metal interconnect and a second metal interconnect on opposite sides of a semiconductor substrate, a VSS rail and a VDD rail configured to power a circuit, an I/O connector for the circuit and an ESD protection device for the circuit. The ESD protection device includes a first PN diode and a second PN diode formed in the semiconductor substrate. The first PN diode is coupled to the I/O port by a first I/O port coupling, and is coupled to the VDD rail by a VDD rail coupling. The second PN diode is coupled to the I/O port by a second I/O port coupling, and is coupled to the VSS rail by a VSS rail coupling. The first metal interconnect and the second metal interconnect each provide only one of the group comprising the first I/O port coupling and the VDD rail coupling, and only one of the group comprising the second I/O port coupling and the VSS rail coupling, ready.
Einige Aspekte der vorliegenden Lehren betreffen ein Verfahren zum Bereitstellen einer ESD-Schutzvorrichtung für eine integrierte Schaltung. Das Verfahren umfasst das Bilden einer PN-Diode in einem Halbleitersubstrat aufweisend eine Vorderseite und eine Rückseite, das Bilden eines ersten Metall-Interconnects an der Vorderseite und das Bilden eines zweiten Metall-Interconnects an einer Rückseite. Der erste Metall-Interconnect ist mit einem ersten Kontakt der PN-Diode an der Vorderseite gekoppelt. Der zweite Metall-Interconnect ist mit einem zweiten Kontakt der PN-Diode an der Rückseite gekoppelt.Some aspects of the present teachings relate to a method of providing an ESD protection device for an integrated circuit. The method includes forming a PN diode in a semiconductor substrate having a front side and a back side, forming a first metal interconnect on the front side, and forming a second metal interconnect on a back side. The first metal interconnect is coupled to a first contact of the PN diode on the front side. The second metal interconnect is coupled to a second contact of the PN diode at the back.
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